Corrosión tuberías ingeniería piping

DIPLOMATURA DE ESPECIALIZACIÓN
INGENIERÍA DE PIPING
1
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Pontificia
Universidad
Católica
del
Perú
Corrosión y Protección
de Tuberías
Expositor:
Ing. César Chaparro Araujo

CONTENIDO
• Definición de la Corrosión.
• Costos de la Corrosión.
• Morfología de la Corrosión.
• El proceso de la Corrosión.
• Protección Catódica.
• Interferencia Eléctrica.
• Materiales de Protección Catódica.
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DEFINICION DE LA CORROSION.
• La corrosión metálica es la reacción de un metal
con su medio ambiente. Es un proceso electro-
químico (reacción de oxidación-reducción) que
envuelve el flujo de electrones y iones.
• La oxidación es una reacción química donde un
metal cede electrones (se oxida) usualmente al
oxígeno que es un gran oxidante por su doble
enlace (muy electronegativo).
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Definición de la Corrosión.
• Para que exista corrosión debe formarse una
celda de corrosión con los siguientes elementos:
• Anodo.
• Cátodo.
• Electrolito
• Camino metálico.
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Definición de la Corrosión.
• Los electrones generados por la formación de
iones metálicos en el ánodo pasan a través del
camino metálico a la superficie de la áreas
catódicas inmersas en el electrolito. El balance
eléctrico se restablece por una reacción con iones
positivos en el electrolito.
• Usualmente un metal inmerso en un electrolito
tiene áreas anódicas y áreas catódicas producidas
por las irregularidades propias del metal. El
camino metálico se produce por el contacto entre
dichas áreas.
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COSTOS DE LA CORROSION
COSTOS A CONSIDERAR POR EFECTO DE LA
CORROSION.
• Pérdida directa por daño a estructuras metálicas
• Costos debido al sobrediseño.
• Costos de mantenimiento.
• Pérdida por parada de servicio.
• Costo por accidentes.
• Pérdida de eficiencia.
• Contaminación del producto.

AÑO PAIS
COSTO TOTAL ANUAL DE LA
CORROSION
PORCENTAJE
DEL PBN
1949 EEUU US$ 5.500 millones 2,1
1960 India US$ 320 millones --
1965 Finlandia US$ 54 millones --
1967 Alemania
Federal
US$ 6.000 millones 3,0
1970 Inglaterra £ 1.365 millones 3,5
1974 Japón US$ 9.200 millones 1,8
1982 Australia US$ 2.000 millones 1,5
1987 Kuwait US$ 1.000 millones 5,2
COSTOS ASOCIADOS A DAÑOS POR CORROSIÓN
(diversas evaluaciones)

Corrosión uniform e Corrosión por placas Corrosión por picado
Corrosión en rendijas Corrosión intergranular
Corrosión fisurante
M etal Producto de corrosión
MORFOLOGÍA DE CORROSIÓN: DIVERSAS APARIENCIAS

CORROSIÓN
CARBÓNICA POR
PICADO EN PIEZA
DE ACERO AL
CARBONO CON
VANADIO
(INDUSTRIA
PETROLÍFERA)

CORROSIÓN POR
PICADO EN CaCl2 DE
PIEZA DE ACERO
INOXIDABLE 316
(INDUSTRIA
QUÍMICA)

CORROSIÓN POR
PICADO EN
REVESTIMIENTO DE
ALUMINIO

CORROSIÓN EN
RENDIJAS EN BRIDA
DE ACERO
INOXIDABLE

CORROSIÓN EN RENDIJAS EN SERPENTÍN
CALEFACTOR DE PLATA

CORROSIÓN EN
RENDIJAS BAJO
ARANDELAS

CORROSIÓN POR PERDIDA DE ALEANTE
EN UNA ALEACIÓN Cu-Zn (LATÓN)

CORROSIÓN BAJO TENSIONES DE ACERO
MARTENSÍTICO CON CORDÓN DE SOLDADURA

CORROSIÓN FATIGA EN ESTABILIZADOR DE
COLUMNA DE PERFORACIÓN

CORROSIÓN FATIGA EN FILETE DE ROSCA

EROSIÓN-CORROSIÓN EN IMPULSOR DE
BOMBA DE ACERO INOXIDABLE

EROSIÓN-CORROSIÓN EN TUBO DE LATÓN
ALMIRANTAZGO

BIO-CORROSIÓN EN BRIDA DE ACERO AL
CARBONO

BIO-CORROSIÓN EN TUBO DE ACERO AL
CARBONO

CORROSIÓN GALVÁNICA
(bomba sumergible de inoxidable
acoplada con tubo de acero al carbono)

ACERO AL CARBONO A ALTA
TEMPERATURA: FISURACIÓN
Y DECARBURIZACIÓN
RECIPIENTE DE PRESIÓN DE
A516-70 CON AGUAS DURAS
DAÑO POR HIDRÓGENO

DAÑO POR HIDRÓGENO
(ampollado en acero al
carbono)

TORNILLO DE AISI 304 EXPUESTO DURANTE 5
AÑOS EN AGUA DE MAR

CORROSIÓN EN RENDIJAS DE LAS JUNTAS DE
SOLAPAS DE UN FUSELAJE DE AVIÓN.
FALLA EN BOEING 737 EN VUELO (1988)

AISI 316: 5 AÑOS EN AGUA POTABLE
CORROSIÓN EN SOLDADURA

INOXIDABLE DÚPLEX: 6 MESES CON AGUA
ESTANCA DE HIDROTEST

CAÑERÍA DE COBRE DE AGUA POTABLE:
9 MESES CON AGUA DE POZO

FUELLE DE INTERCAMBIADOR DE CALOR DE
INCOLOY 825. ACEITE (agua y suciedad) a 160-
200°C

El Proceso de Corrosión.
• Iones metálicos dejan la superficie del ánodo
ingresando al electrolito, dejando atrás en el
metal electrones libres, los cuales fluyen por el
camino metálico a la superficie catódica.
• En la superficie del cátodo, los electrones que
viajaron del ánodo se encuentran con iones
hidrógeno de la solución (electrolito),
completando la reacción de oxidación-reducción.
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La fuerza que impulsa la reacción de corrosión
(«Driving voltage»).
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Mecanismo Básico de Corrosión.
Steel
Copper
Water
e-
e-
e-
e-
e- e-
e-
Anodo (se
corroe)
Electrolito
(agua,
suelo, lodo,
etc.)
Cátodo (protegido)
Camino
Metálico
En suelos típicos, en el Anodo:
Iones hierro entran en la solución y se combinan con
iones en el electrolito para formar depósitos de
corrosión.
En suelos típicos, en el Catodo:
se consumen Electrones por
agua/oxígeno – y se forma una
película protectora.
e-
e-
e-
Depósitos
de
Corrosión
Corriente de Corrosión
(Flujo Convencional de Corriente).

C O R R O S I O N
S eg ú n
el m ed i o
S eg ú n
l a f o rm a
C o rr o si ó n q u ím i c a
C o rr o si ó n el ec tr o q u ím i c a
C o rr o si ó n u n i f o r m e
C o rr o si ó n
l o c al i zad a
C o r ro si ó n en p l ac as
C o r ro si ó n p o r p i c ad o
C o r ro si ó n en r en d i j as
C o r ro si ó n i n t erg r an u l ar
C o r ro si ó n f i su ran te
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN

TIPO DE CORROSIÓN PORCENTAJE
Generalizada 31,50
Corrosión bajo tensión 21,60
Picado 15,70
Intergranular 10,20
Corrosión-erosión 7,40
Corrosión-fatiga 1,80
Corrosión en rendijas 1,80
Cavitación 1,10
Dealeado 1,10
Fretting 0,50
INCIDENCIA DE DISTINTAS FORMAS DE CORROSIÓN

PROCESO DE CORROSION
Ánodos y cátodos existen en toda la superficies del hierro y
acero, formados por imperfecciones en la superficie, falta de
homogeneidad, cortes frescos y formación de óxido rojo.
TIPOS DE ANODOS Y CATODOS
• Dos metales diferentes en contacto.
• Metal sometido a tensiones.
• Corte fresco de un metal versus metal antiguo.
• Variaciones en densidad y composición.
• Oxido micro escala versus acero.

TIPOS DE CELDA GALVANICA.
• Celda con electrodos diferentes.
• Celdas de concentración.
• Celda de aireación diferencial.

1. Magnesio
2. Aluminio
3. Zinc
4. Acero, hierro
5. Hidrógeno
6. Platino
7. Cobre, bronce
8. Grafito
9. Plomo
10.Oro
Serie de galvánica de los metales
(*) 1: mayor reactividad 10: menor reactividad

Iones de
hidrógeno
positivos
Iones
negativo
hidróxilo
 Electrolito El agua conduce la corriente

Anodo Electrolito Catodo
Agua
 Electrodos
 Anodo
 Catodo

Electrolito
(Agua)
Catodo
(protegido)
corriente
- +
Anodo
(corrosión)
Los electrones
Fluyen de ánodo
A cátodo
 Paso de e-
Para completar
el circuito

Paso de electrones para Completar
el circuito
 Puede ser en el mismo metal.
 Por contacto físico entre diferentes
metales.

Fe - 2e Fe++ (iones ferrosos) Fe++ + 2OH- Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 02 + 2H2O 4Fe(OH)3
Fe
Fe
Fe(OH)
Fe(OH)
Fe(OH)
Fe(OH)
2
2
2
2
O 2
2
H O
8 e
Flujo de e-
Flujo de e-
Flujo de e-
e
e 2
2
++
++
_
_ _
_ _ _
OH
OH
_
_
Las reacciones de oxidación(corrosión) ocurren en el ánodo
Ionización de hierro por
pérdida de 2e-
Formación de la forma
Inestable: Fe(OH)2
Fe(OH)2 se combina con
el oxígeno y forma óxido
2
H O

2H+ + 2e H2 4H+ + O2 + 4e 2H2O O2 + 2H2O + 4e 4OH-
Flujo de e-
Flujo de e-
Flujo de e-
_
O
H
H
+
+
H +
H +
H +
H+
2
_
e
e
_
e
_
e _
e
_
e
_
e
_
e
_
e
_
e
O2
H O
H O
2
2
+ + +
Reacción de reducción (protección) ocurre en el cátodo
Electrones que llegan al cátodo neutralizan algunos
Iones hidrógeno

Anodo* Catodo**
Anode
Catodo
* - FeO - 2e  Fe++
** - 2H+ + 2e  2HO  H2
Lado
caliente
Zona no
caliente
Mezcla vapor-
agua
OH
FeO
OH
Fe++
OH
OH
OH
H+
H+
HO
HO
H2
OH
OH
OH

Corrosión por el agua debida a:
 Contenido de oxígeno.
 Alcalinidad/Acidez(pH).
 Gases disueltos(O2,CO2).
 Ión cloruro.

OXIGENO DISUELTO
Picaduras por oxígeno
Pri´mera causa de la corrosión.

CORROSION POR OXIGENO
 Ocurre en
cualquier parte
del sistema.
 Fácil de
reconocer por la
formación de
picaduras
profundas.
Pitting

PICADURAS-CELDA
DE AIREACIÓN DIFERENCIAL

Velocidad de
corrosión,en
mm por año de
penetración
7.5
5.0
2.5
0
0 2 4 6 8 10
Oxígeno,
ppm
49°C 32°C
9° C
EFECTOS DE LA CONCENTRACION
DE OXIGENO
Un aumento de la
Temperatura
incrementa
La corrosion

DEPOSITO BAJO CORROSION
Disolución del metal
visto desde el interior
de la tubería.

CORROSION GENERAL
Las celdas de corrosión están esparcidas
por una superficie muy amplia.
Común cuando el metal está en contacto
Con soluciones ácidas.
La presencia de cloruros acelera el
Proceso de corrosión.

ACCIÓN DE LOS CLORUROS
O2 + 2H2O + 4e 4OH-
2FeO  Fe++ + 4e-
2FeO + O2 + 2H2O 2Fe++ + 4OH-
O2 + 2H2O + 4e 4OH-
Fe++ Fe+++ + e / 4
4Fe++ + O2 + 2H2O 4Fe+++ + 4OH-
Fe+++ + 4Cl- FeCl4
- Formación de complejo muy estable que
Consume iones Fe+++ acelerando la disolución del hierro
)
(
)
(
)
(
2
4
2
O
OH
Fe
K




)
(
)
(
)
(
)
(
2
4
4
4
O
Fe
OH
Fe
K 







Protección catódica (potencial inferior al de picado)
 Uso de aleantes que eleven el potencial de
picado por:
• Mejora de la pasivación.
• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica
 Uso de inhibidores que:
• Aumenten la alcalinidad.
• Reduzcan la condición oxidante del medio.
FORMAS DE EVITAR PICADO DE
METALES

EXCELENTE
BUENO
MALO
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE
UNIONES CON RESPECTO A LA
CORROSIÓN EN RENDIJAS

MALO BUENO
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
DE DESAGOTES CON RESPECTO
A LA CORROSIÓN EN RENDIJAS

CARACTERÍSTICAS DE UNIONES DE
CAÑERÍAS CON RESPECTO A LA
CORROSIÓN EN RENDIJAS
MALO BUENO

 Uso de aleantes que eleven el Potencial de Picado y
disminuyan el Potencial de Flade, por
• Mejora de la pasivación
• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica
 Uso de inhibidores que:
• Aumenten la alcalinidad
• Reduzcan la condición oxidante del medio
 MEJORAS EN EL DISEÑO
FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN
EN RENDIJAS

ASPECTO SUPERFICIAL DE AISI 304 QUE
HA SUFRIDO CORROSIÓN
INTERGRANULAR

DESARREGLO ATÓMICO EN BORDES
DE GRANO

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
S en Fe
P en Acero
Sb en Fe
Sn en Fe
Bi en Cu
K en W
Cantidad
de
soluto
(Intensidad
AES
normalizada)
Distancia desde el límite de grano (nm)
SEGREGACIÓN PREFERENCIAL EN
BORDES DE GRANO

Utilizar aceros de bajo carbono (< 0,025%):
SS304-L, SS316-L
 Utilizar aleaciones estabilizadas con Nb
o Ti: SS 347, SS 321
 Solubilizar los carburos de Cr (1060 –
1120 ºC) + templado
 Controlando el tamaño de grano
 Protección catódica
FORMAS DE EVITAR
CORROSIÓN I.G. EN ACEROS

Reducir tensiones mecánicas, residuales o de
servicio
 Modificar la textura del material.
 Modificaciones superficiales (decarburizado de aceros, «shot
peening»).
 Modificar las aleaciones a usar.
 Reducir aniones agresivos.
 Agregar inhibidores.
 Uso de recubrimientos.
 Protección catódica.
 Cuidar el diseño.
FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN
BAJO TENSIÓN

Protección Catódica.
Todo material metálico sin la debida
protección y en un medio que
propicie el intercambio de electrones
(electrolito) es susceptible a corroerse.
La implementación de un sistema de protección catódica
requiere de la investigación de las características de la
estructura a proteger y del medio.

Protección Catódica
Vimos que la Corrosión es un proceso
Electroquímico capaz de destruir una estructura
metálica.
El resultado es que el metal se oxida,
transformándose en productos de corrosión.
La corrosión se detiene cuando se hace fluir una corriente eléctrica de
sentido contrario y de magnitud suficiente para contrarrestar dichas
celdas.
Esta corriente puede obtenerse de un rectificador o generador
(corriente impresa) o de un ánodo de sacrificio (corriente galvánica

Concepto de Protección Catódica
La corrosión se produce por una reacción
Electroquímica impulsada por una diferencia de
potencial entre una zona anódica y otra catódica.
El concepto de protección catódica involucra la reducción de la
diferencia de potencial entre dichas áreas hasta llevarla a cero, con lo
cual el flujo de corriente de corrosión se hace también cero.
Esto se logra «inyectando» corriente a la estructura desde un
electrodo externo (ánodo de corriente impresa o ánodo de sacrificio o
galvánico) y polarizando las zonas anódicas en una dirección
electronegativa.

Brass Valve
(Cathode)
- 300mV
Iron Pipe
(Anode)
- 500mV
Iron Pipe
(Anode)
- 500mV
Coupling to Dissimilar Metals

Old Pipe
(Cathode)
New Pipe
(Anode)
Old Pipe / New Pipe Corrosion Cell

Clay
Sandy Loam Sandy Loam
Anode Cathode
Cathode
Dissimilar Soils
De-icing salts? Fertilizers?
Pavement

Protección contra la Corrosión
La corrosión es la principal causa de fallas
en tuberías alrededor del mundo.
Cuando una tubería falla, ocasiona
grandes impactos en términos de pérdidas
de producción, daños a la propiedad,
contaminación y riesgo a vidas humanas.

Criterios de protección catódica
•a) - 850 mV “on”
•b) - 850 mV “instant off”
•c) diferencia de 100 mV
entre “off” y natural
NACE International RP 0169/02 y TM 0497/02

Consideraciones de DISEÑO para la protección catódica en tuberías
enterradas:
Tuberías
Respecto a la estructura a proteger
1. Material de la estructura y especificaciones del revestimiento protector.
2. Características de construcción y dimensiones geométricas;
3. Mapas, planos de localización, diseño y detalles de construcción;
4. Localización y características de otras estructuras en las proximidades;
5. Análisis de condiciones de operación de líneas de transmisión eléctrica en
alta tensión, inducción de la corriente; Información sobre todas las fuentes
de corriente continua. Sondeo de las fuentes de corriente alterna de baja y
media tensión, que podrían alimentar rectificadores de corriente o
condiciones mínimas para la utilización de fuentes alternas de energía;

Consideraciones de DISEÑO para la protección catódica en tuberías
enterradas:
Respecto al medio
1.- Mediciones de la resisitividad eléctrica Definir sobre el tipo de sistema a
utilizar; galvánico o corriente impresa y, escoger los mejores lugares para la
instalación de ánodos;
2.- Mediciones del potencial Estructura-Electrólito, para evaluar las condiciones
de corrosividad en la estructura, así mismo, detectar los problemas de
corrosión electrolítica;
3.- Determinación de los lugares para la instalación de ánodo bajo los
siguientes principios: lugares de baja resistividad, distribución de la corriente
sobre la estructura, accesibilidad a los sitios para montaje e inspección ,
pruebas para la determinación de corriente necesaria.
Protección Catódica Tuberías

¿Cómo controlar la corrosión en
Tuberías?
•Recubrimiento y Revestimientos:
Principales herramientas contra la corrosión, a menudo son
aplicados en conjunción con sistemas de protección catódica
para optimizar el costo de la protección de tuberías.
•Protección Catódica:
Es una tecnología que utiliza corriente eléctrica directa para
contrarrestar la normal corrosión externa del metal del que esta
constituido la tubería. En tuberías nuevas, la protección catódica
ayuda a prevenir la corrosión desde el principio; en tuberías con
un período de operación considerable puede ayudar a detener
el proceso de corrosión existente y evitar un deterioro mayor

Mantenimiento y
protección de tuberías
Sistemas de Protección Catódica.-
1.- Sistema Galvánico
En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utilizan metales
fuertemente anódicos conectados a la tubería a proteger, dando
origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando
suficiente corriente, para la protección de la tubería.
La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la
tubería a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa
para pequeños requerimentos de corriente, pequeñas estructuras
y en medio de baja resistividad.

Protección Catódica Ánodos de Sacrificio
- Se fundamenta en el mismo principio de la corrosión galvánica, en
la que un metal más activo es anódico con respecto a otro más
noble, corroyéndose el metal anódico.
- En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utilizan metales
fuertemente anódicos conectados a la tubería a proteger, dando
origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando
suficiente corriente, para la protección de la tubería.

Para estructuras inmersas en agua de mar.
Tipos de ánodos
Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la protección
catódica son:
Magnesio
Zinc
Aluminio
Tienen un alto potencial con respecto al hierro y están libres de
pasivación. Son apropiados para oleoductos, pozos, tanques de
almacenamiento de agua, protección catódica temporal. Se utilizan en
estructuras metálicas enterradas en suelo de baja resistividad hasta
3000 ohmio-cm
Para estructura metálica inmersas en agua de mar o en suelo con
resistividad eléctrica de hasta 1000 ohm-cm.

82
Protección Catodica – Sistema Galvanico
Protección Catódica es la aplicación de una corriente de protección desde el
ánodo a la tubería, forzando a la tubería a volverse un cátodo o catódica.

1
2
3
Ánodo
Tubería
Corriente
1
2
3

Mantenimiento y
Magnesio: Los ánodos de Magnesio tienen un alto potencial
con respecto al hierro y están libres de pasivación. Están
diseñados para obtener el máximo rendimiento posible, en su
función de protección catódica. Los ánodos de Magnesio son
apropiados para oleoductos, pozos, tanques de
almacenamiento de agua, incluso para cualquier estructura
que requiera protección catódica temporal.
Se utilizan en estructuras metálicas enterradas en suelo de
baja resistividad hasta 3000 ohmios-cm.

Mantenimiento y
Zinc :Los ánodos de zinc para estructura metálica inmersas
en agua de mar o en suelo con resistividad eléctrica de hasta
1000 ohm-cm.
Aluminio : Para estructuras inmersas en agua de mar

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Inspection of cast anodes is performed to
NACE and Client standards

Galvotec has supplied anodes for some of
the largest platforms in the world.

92
Protección Catódica – Sistema de
Corriente Impresa.
Pipeline Pipeline
Cathodic Protection Current from Anode Groundbed
Cathodic Protection Anode Ground bed
Rectifier
- +

Protección Catódica Corriente Impresa
Se hace uso de los rectificadores, que alimentados por
corriente alterna ofrecen una corriente eléctrica continua
apta para la protección de la estructura.
Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los
materiales a usar en la cama de ánodos se consumen a
velocidades menores, pudiendo descargar mayores
cantidades de corriente y mantener una vida más amplia.

RECTIFICADOR:
Las condiciones que el diseñador debe estimar para escoger
un rectificador son:
-Características de la corriente alterna disponible
en el área (voltios, ciclos, fases);
-Requerimiento máximo de salida en C.D
(Amperios y Voltios);
-Sistemas de montaje: sobre el piso, empotrado
en pared, en un poste;
-Tipos de elementos de rectificación: selenio,
silicio; -Máxima temperatura de operación;
-Sistema de seguridad: alarma, breaker, etc;
-Instrumentación: Voltímetros y Amperímetros,
sistemas de regulación;

Alimentación eléctrica 220 v. 50 hz.
Rectificador.
Puesta a tierra.
Cable.
Lecho de ánodos.
Tanques y tuberías a proteger.
Celda de referencia.
1
2
3
4
5
6
7

ANODOS:
Para instalaciones de agua de mar, en agua dulce o en
terrenos. Su característica más relevante es que a
pequeños voltajes (12 V), se pueden sacar intensidades
de corriente elevada, siendo su desgaste perceptible.
Ferrosilicio
Grafito
MMO
Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja
resistividad. Su consumo oscila a intensidades de corriente
altas, entre o.5 a 0.9 Kg/Amp*Año.
Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad
media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque.
Es frágil. La salida máxima de corriente es de 3 a 4 amperios
por ánodo, y su desgaste oscila entre 0.5 y 1 Kg/Am*Año.

Corrosión y
Protección de Tuberías
Sistemas de Protección Catódica.
2.- Sistema Corriente Impresa
Sistema mediante el cual el flujo de corriente requerido, se origina
en una fuente de corriente generadora continua regulable o,
simplemente se hace uso de los rectificadores, que alimentados
por corriente alterna ofrecen una corriente eléctrica continua apta
para la protección de la estructura.
Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales
a usar en la cama de ánodos se consumen a velocidades
menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y
mantener una vida más amplia.

Rectifier
Anode
Groundbed
( - ) ( + )
Pipeline
(Structure)
Current
Flow
Impressed Current System

Mantenimiento y
Chatarra de hierro
Ferro-silicio.
Grafito.
Titanio-Platinado.
Titanio-MMO.

Mantenimiento y
Ánodo Continuo Polimérico: AnodeFlex
-Efectiva alternativa frente al cambio de
revestimiento.
-Optimo desempeño en suelos de alta
resistividad
-Minimiza problemas de interferencia
-Bajo costo de operación
-Fácil de instalar

ICCP SYSTEMS
ICCP Hanging Systems

Advantages:
1. Cheapest system to install.
2. Good for shallow water jackets.
3. Topside deployed – no divers.

1. Requires A.C. power to rectifier
2. Easily damaged by storms
3. Requires monitoring and
repair when damaged
4. System off – CP off
Disadvantages:

ICCP VERTICAL TENSION ANODE
(VTA) SYSTEMS

VERTICAL TENSION ANODE
(VTA) SYSTEMS

1. Good current distribution through all
water depths
2. Top side deployment – no divers
3. Cheapest retrofit option for high
current requirements
4. Most robust of retrofit ICCP systems
5. A mature technology – developed in
early 1970’s
Advantages:

1. Various quality in manufacturers of
these systems
2. Requires A.C. to power rectifiers
3. Change out top side hardware as
required
4. Need monthly monitoring
5. System Off – CP Off
Disadvantages:

1. An economic option for low potentials on
the bottom elevation of large deep jackets.
2. High power output from few anodes.
3. Used with hybrid systems to protect lower
sections of structures
Advantages:

1. Vertical current distribution restricted
2. Power cable damage critical
3. Requires A.C. to power rectifiers
4. Needs monthly monitoring
5. Scour or silting a concern
6. System Off – CP Off
Disadvantages:

HYBRIDS SYSTEMS
Two Types:
ICCP Systems with galvanic Backup
(1973 Chevron)
Shallow Areas Galvanic, Deep Areas ICCP
(1984 Mobil/Lockheed)

Advantages and
Disadvantages:
As for each of the systems
above.

Medición Básica Potencial
Tubería-Suelo.

115
DC STRAY CURRENT
INTERFERENCE.
(Interferencia por Corrientes
Parásitas)

116
DC Stray Current Interference
• Stray current interference occurs when DC current
travels along a non-intended path.
• Where DC stray current is received by a structure, the
area becomes cathodic and generally, no corrosion
occurs
• Where DC stray current exits the structure to return
to its source, corrosion occurs and depending on
magnitude of stray current, can lead to accelerated
corrosion failures.

117
Using Faraday’s Law, weight loss is directly
proportional to current discharge and time … Steel
is consumed at ~21 lbs/amp-year
Example: A 1-inch diameter cone shaped pit in 0.500”
thick steel would weighs 0.04 pounds.
One ampere of DC current discharging from a 1-inch
diameter coating holiday would cause a through wall,
cone shaped pit to occur in 0.0019 years or 16 hours.
Stray current corrosion can be a serious problem.
DC Stray Current Interference

118
Sources of DC Stray Currents
•Static DC Currents:
– Foreign Cathodic Protection Systems
•Dynamic DC Currents:
– DC Traction Power Systems: Transit, People Movers,
Mining Transport Systems
– HVDC : Imbalance, Monopolar Earth Return
– Welding Equipment with Improper Ground
– Geomagnetic (Telluric) Earth Currents

Mitigation of DC Stray Current

120
Testing and Identifying DC Stray Current
Potential measurements (Close Interval Surveys) are typically used
to identify stray current areas.

121
There are several methods to
control/eliminate DC stray currents:
1. Eliminate the source, if possible
2. Bond (direct bond or resistance bond)
3. Recoating
4. Shields
5. Drain sacrificial anodes
Corrosion Caused by Stray Current

122
Mitigation of DC Stray Current - Direct
Bond

123
Mitigation of DC Stray Current -
Resistance Bond

Recoating

Shields

126
Mitigation of DC Stray Current - Drain
Anodes

127
Mitigation of DC Stray Current
Combination of Control Measures

128
AC STRAY CURRENT
INTERFERENCE

129
High Voltage AC
Power Lines Can
Cause:
1. AC Corrosion of
The Steel
2. Personnel Shock
Hazard Due To
Induced AC
Voltages
AC Interference

130
AC Corrosion
AC current can cause corrosion of the steel pipeline.
Courtesy NACE

131
Based on recent studies of AC corrosion related failures, the following
guideline was developed:
 AC induced corrosion does not occur at AC current densities less
than 20 A/m2; (~ 1.86 A/ft2)
 AC corrosion is unpredictable for AC current densities between 20
to 100 A/m2; (~ 1.86 A/ft2 to 9.3 A/ft2)
 AC corrosion typically occurs at AC current densities greater than
100 A/m2; (~9.3 A/ft2)
 Highest corrosion rates occur at coating defects with surface areas
between 1 and 3 cm2 ( 0.16 in2 – 0.47 in2)
AC Corrosion

132
AC Induced Current Calculation
Courtesy NACE
Example:
A holiday area of
1.5 cm2, with an
induced voltage of
5.4 V would
produce an AC
Current Density of
100 A/m2 in 1000
ohm-cm soil.

AC Interference
• A more frequent consideration as right-of ways become more difficult to
obtain.
• The electromagnetic field created by AC power changes 120 times per
second.
• Metallic structures subject to a changing electromagnetic field will exhibit
an induced voltage (hence induced AC current).
• Phase to ground faults can expose an underground structure to very high
AC currents.

134
AC Interference
The magnetic field generated by the overhead power lines induces an
AC voltage onto the pipeline (which creates AC currents). The
magnitude of such currents depend on many factors such as coating
condition, soil composition, power line voltage, distance, etc.

135
Electrostatic (Capacitive) Coupling
 Aboveground Structures Only
(such as an above ground test station, a car, or pipe stored
near ditch)
Electromagnetic (Inductive) Coupling
 Structure Acts As Secondary Coil
 Structure Above Or Below Ground
(most important component, causes AC corrosion of steel
as well as personnel hazard potential)
Conductive (Resistive) Coupling
 Buried Structures Only (during line faults)
AC Interference

136
AC Interference – Computer
Modeling
•Conditions Modeled:
– Steady State Induced AC Levels
– Pipe Potentials Under Phase-to-Ground Fault
– Potentials to Remote Earth
– Step Potentials
– Touch Potentials
• 15 volt Limitation for Protection of Personnel
• 1000 volts - 3000 volts Causes Coating Damage
• >5000 volts Can Cause Pipe Structural Damage

137
 Separate Structure and AC Line
 Use Dead Front Test Stations (to eliminate shock hazard)
 Install Polarization Cells to Ground (grounding)
 Install Semiconductor Devices to Ground (grounding)
 Use Bare Steel Casings or anode beds as Grounds with DC Decoupling
devices (capacitors, polarization cells)
 Install Equipotential Ground Mats at valves, test stations (for shock hazard)
 Use Sacrificial Anode and paralleling zinc ribbon or Copper wire as Ground
Electrodes (normally with decoupling devices)
AC Interference – Mitigation Measures

Codes and Standards
• EPRI/AGA “Mutual Design Considerations for Overhead AC
transmission Lines and Gas Pipelines”
• NACE RP 0177 “Mitigation of Alternating Current and Lightning
Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems”
• Canadian Electrical Code C22.3 No. 6-M1987 “Principles and
Practices of Electrical Coordination between Pipelines and Electric
Supply Lines”

139
Dead Front Test Station (Personnel
Protection)

140
Zinc Ribbon Installation for AC
Mitigation - Grounding

141
Equipotential Ground Mat - Used to Protect
Personnel from Electric Shock (at test stations,
valves, etc.)

142
Mitigation of AC Interference Using
Distributed Galvanic Anodes

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